Zum Gebrauch
Jeder Eintrag beschreibt das typische Erscheinungsbild eines Fehlers, mögliche Ursachen, die Prozessphasen, in denen er entstehen kann, den Nachweis sowie übliche Vermeidungs- und Abhilfemaßnahmen. Filtern Sie nach Prozessphase, um zu sehen, welche Fehler ein Schritt hervorrufen kann.
Fehlerkatalog
Kaltlauf und unvollständige Füllung
- Definition und Erscheinungsbild
- Ein Teil des Gussstücks fehlt; Kanten und dünne Wände sind dort gerundet und glatt, wo das Metall vor vollständiger Füllung erstarrte.
- Mögliche Ursachen
- Mögliche Ursachen sind zu niedrige Metall- oder Schalentemperatur, langsames oder unterbrochenes Gießen, zu geringe metallostatische Höhe, geringe Gasdurchlässigkeit der Schale mit eingeschlossener Luft oder Wände, die für die Fließlänge zu dünn sind.
- Mögliche Entstehungsphasen
- Wachsmodelle und Traubenmontage Keramikschale Schmelzen und Gießen
- Nachweis
- Sichtprüfung; Maßkontrolle dünner Kanten.
- Vermeidung und Abhilfe
- Schalen- oder Gießtemperatur im zulässigen Rahmen anheben, Fließwege durch direkten Anschnitt dünner Bereiche verkürzen, Schale örtlich entlüften oder dünner aufbauen, Mindestwanddicke mit der Konstruktion abstimmen.
Kaltschweiße
- Definition und Erscheinungsbild
- Eine Linie oder Naht mit glatten Rändern, an der zwei Metallfronten zusammentrafen, ohne zu verschmelzen; kann wie ein Riss mit gerundeten Kanten aussehen.
- Mögliche Ursachen
- Mögliche Ursachen: abgekühlte oder oxidierte Metallströme vor dem Zusammentreffen, unterbrochenes oder zu langsames Gießen, ungünstiger Anschnitt mit Stromteilung um Kerne oder Durchbrüche.
- Mögliche Entstehungsphasen
- Schmelzen und Gießen
- Nachweis
- Sichtprüfung; Eindring- oder Magnetpulverprüfung zeigt enge Nähte.
- Vermeidung und Abhilfe
- Gießgeschwindigkeit und -temperatur erhöhen, Anschnitte verlegen oder ergänzen, damit die Fronten heiß zusammentreffen, oxidationsempfindliche Legierungen beim Gießen schützen.
Gasporosität
- Definition und Erscheinungsbild
- Rundliche, glattwandige Hohlräume, einzeln oder in Nestern, an oder dicht unter der Oberfläche oder über den Querschnitt verteilt.
- Mögliche Ursachen
- Mögliche Ursachen: gelöster Wasserstoff oder Stickstoff, der bei der Erstarrung ausgeschieden wird, durch turbulente Füllung eingeschlossene Luft, Gase aus unvollständig gebrannten Schalen oder Wachsresten, unzureichende Desoxidation.
- Mögliche Entstehungsphasen
- Keramikschale Schmelzen und Gießen
- Nachweis
- Durchstrahlungsprüfung oder Computertomografie; oberflächenoffene Poren durch Sicht- oder Eindringprüfung, oft erst nach der Bearbeitung.
- Vermeidung und Abhilfe
- Trockene, saubere Einsatzstoffe, kontrollierte Schmelzzeit und Atmosphäre, Entgasen oder Vakuumschmelzen wo sinnvoll, vollständiges Ausbrennen der Schale, ruhige Formfüllung.
Lunker und Schwindungsporosität
- Definition und Erscheinungsbild
- Unregelmäßige, rauwandige oder dendritische Hohlräume in zuletzt erstarrenden Bereichen: Materialanhäufungen, Knotenpunkte und unter Anschnitten; als Einfallstelle oder innere Mikroporosität.
- Mögliche Ursachen
- Mögliche Ursachen: Die Flüssig- und Erstarrungsschwindung wird nicht nachgespeist, weil der Speisungsweg zuerst erstarrt; isolierte Wärmezentren, zu kleine Anschnitte oder Speiser, überhöhte Gießtemperatur, Legierungen mit breitem Erstarrungsintervall.
- Mögliche Entstehungsphasen
- Engineering und Werkzeug Wachsmodelle und Traubenmontage Schmelzen und Gießen
- Nachweis
- Durchstrahlungsprüfung, Computertomografie oder Trennschnitt; Druck- oder Dichtheitsprüfung bei druckdichten Teilen; wird durch Bearbeitung freigelegt.
- Vermeidung und Abhilfe
- Gelenkte Erstarrung durch gleichmäßige oder sich verjüngende Wände konstruieren, in den dicksten Querschnitt anschneiden, Speiser oder Kühlelemente vorsehen, mit Erstarrungssimulation absichern; heißisostatisches Pressen kann innere Porosität schließen, wenn spezifiziert.
Warmrisse und Risse
- Definition und Erscheinungsbild
- Unregelmäßige, verästelte, oft oxidierte Risse an Querschnittsübergängen und Innenecken (Warmrisse); gerade, blanke Risse im festen Zustand durch Abkühlen, Trennen oder Wärmebehandlung (Kalt- oder Härterisse).
- Mögliche Ursachen
- Mögliche Ursachen: Behinderung der Schwindung durch starre Schale, Kerne oder das Gießsystem, solange das Metall noch geringe Festigkeit hat; scharfe Innenecken; schroffe Wanddickensprünge; Legierungen mit breitem Erstarrungsintervall; Thermoschock beim Trennen oder Abschrecken.
- Mögliche Entstehungsphasen
- Engineering und Werkzeug Keramikschale Schmelzen und Gießen
- Nachweis
- Sicht-, Eindring- oder Magnetpulverprüfung; Durchstrahlungsprüfung bei inneren Rissen.
- Vermeidung und Abhilfe
- Großzügige Rundungen und allmähliche Übergänge, Änderungen an Schale oder Gießsystem zur Verringerung der Behinderung, Analysenführung innerhalb der Spezifikation, kontrollierte Abkühlung und Vorwärmen vor dem Trennen rissempfindlicher Legierungen.
Nichtmetallische und keramische Einschlüsse
- Definition und Erscheinungsbild
- Keramikbruchstücke, Schlacke, Krätze oder Oxidhäute an der Oberfläche oder im Inneren; nach dem Strahlen oft als unregelmäßige Grübchen sichtbar.
- Mögliche Ursachen
- Mögliche Ursachen: lose Schalenpartikel aus abgeplatzter Frontschicht oder hinterschnittenen Wachsfügestellen, nach dem Brennen in die Schale gelangter Schmutz, mitgerissene Schlacke oder Ofenzustellung, Reoxidation bei turbulentem Gießen.
- Mögliche Entstehungsphasen
- Wachsmodelle und Traubenmontage Keramikschale Schmelzen und Gießen
- Nachweis
- Sichtprüfung nach dem Strahlen, Eindringprüfung, Durchstrahlungsprüfung oder CT; Metallografie zur Identifizierung.
- Vermeidung und Abhilfe
- Glatte, vollständig geschlossene Wachsfügestellen, Schalen mit dem Trichter nach unten handhaben und lagern, Schalenhohlräume vor dem Abguss reinigen, Abschlacken und Filtern, steigende oder turbulenzarme Füllung.
Schalenbedingte Oberflächenfehler
- Definition und Erscheinungsbild
- Positives Metall wie Grate und Blattrippen aus Schalenrissen, Ausbauchungen durch Schalenverformung, Schülpen bei abgehobener Frontschicht sowie Metallpenetration zwischen Keramikkörnern.
- Mögliche Ursachen
- Mögliche Ursachen: beim Trocknen oder Entwachsen gerissene Schale, unzureichende Schalenfestigkeit für den Metalldruck, mangelnde Haftung der Frontschicht durch schlechte Benetzung, Trocknungsbedingungen oder verunreinigte Wachsoberfläche.
- Mögliche Entstehungsphasen
- Keramikschale
- Nachweis
- Sichtprüfung; Maßprüfung bei Ausbauchungen.
- Vermeidung und Abhilfe
- Kontrollierte Schlickereigenschaften und Trocknungsklima, Reinigen und Anätzen der Modelle vor dem ersten Tauchen, ausreichende Zahl an Stützschichten, schneller Druckaufbau im Autoklaven.
Fehler aus dem Wachsmodell
- Definition und Erscheinungsbild
- Einfallstellen, Fließlinien, Bindenähte, Luftblasen, Trenngrat und Handhabungsschäden, die exakt im Metall abgebildet werden.
- Mögliche Ursachen
- Mögliche Ursachen: ungeeignete Wachs- oder Werkzeugtemperatur, Einspritzdruck oder Nachdruckzeit, unzureichende Entlüftung, verschlissene oder versetzte Werkzeughälften, zu warm ausgeworfene oder ohne Auflage gelagerte Modelle.
- Mögliche Entstehungsphasen
- Wachsmodelle und Traubenmontage
- Nachweis
- Modellprüfung vor der Montage; Sichtprüfung des Gussstücks.
- Vermeidung und Abhilfe
- Dokumentierte Spritzparameter je Werkzeug, Wachskühlkörper oder Aussparen dicker Bereiche, Werkzeugpflege, Auflagen oder Richtvorrichtungen für maßkritische Modelle.
Maßlicher Verzug
- Definition und Erscheinungsbild
- Verwerfen, Durchbiegen, Verdrehen oder Ebenheitsabweichung; Maße außerhalb der Toleranz trotz korrektem Werkzeug.
- Mögliche Ursachen
- Mögliche Ursachen: Modellverzug bei Lagerung oder Montage, ungleichmäßige Schwindung ungleicher Querschnitte, Behinderung durch das Gießsystem, Spannungsabbau oder Durchhängen bei der Wärmebehandlung, Handhabung im heißen Zustand.
- Mögliche Entstehungsphasen
- Wachsmodelle und Traubenmontage Schmelzen und Gießen Nachbearbeitung und Zerspanung
- Nachweis
- Maßprüfung: Koordinatenmessgerät, 3D-Scan, Ebenheits- und Geradheitslehren.
- Vermeidung und Abhilfe
- Symmetrische Gestaltung und Rippen, nach der Wärmebehandlung entfernte Stützstege, abgestützte Ofenbeladung, Richten oder Kalibrieren als vereinbarter Arbeitsgang, Werkzeugkorrektur nach Erstmustern.
Raue Oberfläche und Narben
- Definition und Erscheinungsbild
- Oberfläche rauer als vereinbart, Orangenhautstruktur, kleine Grübchen oder anhaftende Keramik.
- Mögliche Ursachen
- Mögliche Ursachen: grobe oder schlecht benetzte Frontschicht, durchgedrungenes Besandungskorn, raue Werkzeug- oder Modelloberfläche, Metall-Form-Reaktion bei hoher Schalen- oder Metalltemperatur, Reaktionen mit Kohlenstoff bei nichtrostenden Stählen, zu aggressives Strahlen.
- Mögliche Entstehungsphasen
- Wachsmodelle und Traubenmontage Keramikschale Schmelzen und Gießen
- Nachweis
- Sicht- und Tastvergleich mit Vergleichsmustern; Tastschnittmessung von Ra oder Rz.
- Vermeidung und Abhilfe
- Feiner Frontschlicker mit kontrollierter Viskosität, Polieren des Werkzeugs, niedrigstmögliche Schalen- und Gießtemperatur, vereinbartes Strahlmittel und Grenzmuster.
Oxidation, Zunder und Randentkohlung
- Definition und Erscheinungsbild
- Zunder, verfärbte oder verarmte Randschichten; geringere Randhärte bei unlegierten und niedriglegierten Stählen; Alpha-Case bei Titan.
- Mögliche Ursachen
- Mögliche Ursachen: Reaktion des heißen Metalls mit Luft und Schale bei langsamer Abkühlung, oxidierende Ofenatmosphäre bei der Wärmebehandlung, lange Haltezeiten.
- Mögliche Entstehungsphasen
- Schmelzen und Gießen Nachbearbeitung und Zerspanung
- Nachweis
- Härteverlauf und metallografischer Schliff; Sichtprüfung.
- Vermeidung und Abhilfe
- Schützende oder reduzierende Bedingungen beim Abkühlen, Wärmebehandlung unter Schutzgas oder Vakuum, Bearbeitungszugabe auf Funktionsflächen, festgelegte maximale Entkohlungstiefe.
Metallurgische Abweichungen
- Definition und Erscheinungsbild
- Analyse, Härte, Festigkeit, Zähigkeit, Ferritgehalt oder Korrosionsprüfergebnisse außerhalb der Spezifikation; unerwünschte Phasen, Karbide oder Grobkorn im Gefüge.
- Mögliche Ursachen
- Mögliche Ursachen: Fehler bei Gattierung oder Legierungszugabe, Abbrand beim Schmelzen, falsche Temperatur, Haltezeit oder Abschreckverzögerung bei der Wärmebehandlung, langsame Abkühlung dicker Querschnitte, Chargenvermischung.
- Mögliche Entstehungsphasen
- Schmelzen und Gießen Nachbearbeitung und Zerspanung
- Nachweis
- Spektralanalyse, Härte- und mechanische Prüfungen, Metallografie, Ferritmessung, Korrosionsprüfungen soweit gefordert.
- Vermeidung und Abhilfe
- Analyse vor dem Abstich mit Korrektur, qualifizierte Wärmebehandlungsverfahren mit kalibrierten Öfen, Schmelzen- und Losrückverfolgbarkeit; eine erneute Wärmebehandlung ist oft möglich, sofern die Spezifikation es zulässt.
Vom Symptom zur Grundursache
Eine fundierte Untersuchung folgt einer Reihenfolge:
- Den Fehler genau beschreiben: Lage am Teil und an der Traube, Aussehen, Häufigkeit, betroffene Schmelzen und Schalen.
- Ihn nach dem Erscheinungsbild einordnen, bei unklarem Typ mit Metallografie oder Rasterelektronenmikroskopie. Lunker und Gasporosität etwa verlangen entgegengesetzte Gegenmaßnahmen.
- Das Auftreten mit Prozessaufzeichnungen korrelieren: Schlickerdaten, Trocknungsbedingungen, Schalen- und Metalltemperaturen, Wachschargen, Bediener und Anlagen.
- Die wahrscheinlichste Ursache durch kontrollierte Änderung jeweils eines Parameters prüfen.
- Die Wirkung über eine ausreichende Teilezahl bestätigen und die Prozessdokumentation aktualisieren.
Mehrere Fehlerarten haben gemeinsame Ursachen, und eine Abhilfe kann einen anderen Fehler verschlimmern: Eine höhere Gießtemperatur gegen Kaltlauf erhöht zum Beispiel das Risiko von Lunkern und Oberflächenreaktionen. Änderungen werden daher auf ihre Nebenwirkungen bewertet.
Zulässigkeit von Unregelmäßigkeiten
Nicht jede Unregelmäßigkeit ist ein Fehler im vertraglichen Sinn. Werkstoff- und Prüfnormen definieren Gütestufen für Oberflächen- und Innenunregelmäßigkeiten; ein Gussteil, das die vereinbarte Stufe einhält, ist konform. Diese Stufen und ihre Geltungszonen festzulegen, gehört zur Spezifikation des Teils; siehe zerstörungsfreie Prüfung und Oberfläche.